60吨/天太阳能集中供热系统设计及工程应用研究

【摘要】：云南地区光照充足太阳辐射强,有着巨大的光能潜力。目前,小型太阳能热水系统在居住建筑中已得到广泛推广和运用,但在工业园区中采用大型太阳能系统来实现集中供热的并不多见。大型太阳能集中供热在工业园区内的利用,将会取代原来传统、分散的供热方式,清洁能源代替传统化石能源,逐步减少化石能源在工业园区能源供应方面所占的比例和提高能源的利用率。虽然太阳能供热产业发展已经趋近成熟,但是大型太阳能集中供热在工业园区内的应用研究有待进一步深入研究。本文首先对当地气候数据资料进行了收集,总结课题组前期研究结果,对比各种集热器的集热效率和优缺点,结合实际情况依据设计规范设计一套太阳能热水系统,并进行安装与调试,运用于工业园区内制药厂的热水供应,为后续系统的应用参数研究建立基础。其次,针对太阳能集热系统进行集热性能研究。进行系统日得热量的测试实验,实验结果得出本实验系统日得热量为2131.80MJ,单位轮廓采光面积的日有用得热量的大小与环境风速的关系不大,但与环境温度和累计辐照量有较大的联系。对系统集热管进行集热效率的测试试验,计算瞬时效率和真空管太阳集热器的总热损系数,再对UTLE真空管集热管空晒性能测定实验,得出空晒性能参数。试验的结果为,管集热器的平均集热效率达到了0.63,瞬时集热效率及空晒性能参数都达到了国家标准要求。再次,针对太阳能集热系统在不同环境条件下集热效率和热损的多次试验,通过计算比较不同环境条件下集热效率和热损的大小,并对太阳辐射量、环境温度、环境风速及云量对系统集热效率及热损的影响规律进行分析。结果表明在一定时段内辐照量、环境温度对集热效率有促进作用,环境风速、云量对集热效率有抑制作用,而环境风速是影响系统热量损失的重要因素,环境风速越大系统热损因素也越大。最后,对所设计的太阳能供热系统的经济效益和环保效益进行分析计算,结果证明工业园区太阳能集中供热利用的经济效益和环保效益显著,为昆明地区推广太阳能供热在工业园区中的应用提供技术依据。 【关键词】：太阳能集中供热 集热效率 环境因素 经济效益 环境效益
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK515
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 课题研究背景12-17
• 1.1.1 我国能源状况12
• 1.1.2 我国环境污染状况12-14
• 1.1.3 我国太阳能资源14-15
• 1.1.4 昆明地区太阳能热利用的可行性分析15-16
• 1.1.5 昆明地区利用太阳能资源现状16-17
• 1.2 太阳能利用的主要形式17-18
• 1.3 国内外发展现状18-21
• 1.3.1 国外太阳能热水器发展现状18-20
• 1.3.2 国内太阳能热水器发展现状20-21
• 1.4 太阳能集热器的分类21-25
• 1.4.1 平板型太阳能集热器21-22
• 1.4.2 真空管太阳能集热器22-24
• 1.4.3 太阳能集热器研究进展24-25
• 1.5 课题主要研究内容25-26
• 1.6 课题研究的意义和创新点26-27
• 1.6.1 课题研究的目的和意义26
• 1.6.2 课题研究的创新点26-27
• 1.7 课题研究的技术路线27-29
• 第二章 太阳能热水系统工程设计29-45
• 2.1 项目工程概况29
• 2.2 设计依据及参数29-31
• 2.2.1 设计依据29-30
• 2.2.2 设计参数30-31
• 2.3 系统设计31-39
• 2.3.1 系统运行方式的选择31-34
• 2.3.2 热水负荷量计算34
• 2.3.3 系统集热面积计算34
• 2.3.4 水箱容积计算34-35
• 2.3.5 循环泵流量的确定35
• 2.3.6 管径及水头损失计算35
• 2.3.7 集热循环所需水压35-39
• 2.4 集热器的布局39
• 2.4.1 系统安装的最佳朝向选择39
• 2.4.2 集热器倾斜角的确定39
• 2.5 管材及保温材料39-40
• 2.6 主要设备选型40-43
• 2.6.1 JPH-100TX18-20°型集热器40-41
• 2.6.2 储热水箱41-42
• 2.6.3 控制系统42
• 2.6.4 循环水泵42-43
• 2.6.5 辅助热源43
• 2.7 系统安装43
• 2.8 系统运行43-44
• 2.9 本章小结44-45
• 第三章 太阳能集热器集热效率和空晒性能研究45-55
• 3.1 集热器集热效率测定45-52
• 3.1.1 系统日得热量的测定45-47
• 3.1.2 系统集热效率的测定47-49
• 3.1.3 瞬时效率曲线的测定49-52
• 3.2 空晒性能测定实验52-53
• 3.2.1 实验条件及步骤52-53
• 3.2.2 实验结果53
• 3.3 本章小结53-55
• 第四章 环境条件对太阳能集热系统性能影响研究55-65
• 4.1 太阳辐照量对太阳能集热系统集热效率的影响55-56
• 4.2 环境温度对太阳能集热系统集热效率的影响56-58
• 4.3 环境风速对太阳能集热系统集热效率的影响58-60
• 4.4 云量对太阳能集热系统集热效率的影响60-61
• 4.5 热损实验研究61-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 太阳能集热系统经济效益与环境效益分析65-70
• 5.1 太阳能集热系统经济效益65-67
• 5.1.1 太阳能集热系统节能量65
• 5.1.2 太阳能集热系统寿命期内总节省费用65-66
• 5.1.3 太阳能集热系统投资回收期66-67
• 5.2 太阳能集热系统环境效益67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 存在的问题及展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-78
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文78-79
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目79

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